镍铝钒(Ni/Al/V)层状材料高温变形行为与断裂机制的有限元模拟研究

来自国内的研究团队针对Ni-Al合金复杂薄壁构件一体化成形难题，创新性地采用电流辅助烧结技术制备Ni/Al/V层状板材。通过高温拉伸实验建立分层损伤模型，结合有限元分析揭示了过渡层中Ni2Al3和NiAl3相的脆性断裂引发微裂纹扩展的失效机制，并成功预测了非对称W型构件的损伤演化，为优化过渡层设计提供了重要理论依据。

　　

这项研究聚焦于镍铝(Ni-Al)合金复杂薄壁构件的一体化成形与反应制备，主角是一种通过电流辅助烧结(Current-Assisted Sintering)技术制备的新型镍/铝/钒(Ni/Al/V)三明治结构层状板材。科研人员首先开展高温拉伸实验，基于实验结果构建了分层损伤模型，借助有限元分析(FEA)这把"数字手术刀"，精准解剖了材料变形过程中的损伤演化规律。

研究发现，过渡层中由Ni₂Al₃和NiAl₃金属间化合物构成的区域就像"脆性玻璃"，率先发生断裂并萌生微裂纹。这些裂纹如同"多米诺骨牌"，从过渡层向外扩展蔓延，最终导致局部脱层和整体结构失效。更有意思的是，研究团队还用这种材料成功制备出非对称的W型构件，通过分层损伤有限元分析实现了损伤预测的"精准预言"。

这项研究不仅揭示了Ni/Al/V层状材料在高温环境下的变形与断裂机制，更为后续研究指明了方向：优化过渡层设计就像调制"材料鸡尾酒"，能显著提升整体性能；而损伤预测方法的拓展应用，则有望在更多工程场景中扮演"结构健康监测员"的角色。